Жұмсақ және қатты магнитті материалдар

Енді  дифракциялық тор мен призма арқылы алынған  спектрлердің айырмашылығын қарастырамыз:

 а) дифракциялық тор түскен жарықты толқын ұзындығымен бөледі. Сондықтан бұрышты өлшеу арқылы толқын ұзындығын табуға болады .

 б) призмада жарықтың спектрге бөлінуі сыну көрсеткіші арқылы жүреді, сондықтан толқын ұзындығын анықтау үшін сыну көрсеткішін білу керек.

Спектрдің суретін  түсіру үшін спектрограф деген прибор қолданылады. Спектрографтың күрделі жарықты толқын ұзындығы арқылы жіктеу қабілетін спектрографтың дисперсиясы деп атайды. Ол призманың бұрыштық дисперсиясына байланысты. Призманың бұрыштық дисперсиясы сыну көрсеткішінің өзгерісінің толқын ұзындығына байланысты өзгерісін анықтайды:

Жарық дисперсиясының графигі:

 

Егер жарықтың толқын ұзындықтары көбейгенде (тербеліс жиелігі азайғанда) сыну көрсеткіші кемитін болса, ондай дисперсияны қалыпты дисперсия деп атайды.

Ал жарықтың толқын ұзындығы кемігенде (тербеліс жиелігі  артқанда) сыну көрсеткішінің кемуі аномаль дисперсия деп аталады.

Жарық дегеніміз  электромагниттік толқынның түрі. Олай болса жарық әсерін толқын әсері  деп қараcтырамыз. Сондықтан дисперсия  құбылысын электрондық теория тұрғысынан қарастырып түсіндіруге болады. Жарықтың сыну көрсеткішінің сыртқы өріс жиілігіне байланыстылығын зерттеп қарағанда мынадай байланыс алуға болады:

 

11 билет

1. Электр өрісі. Электр өрісінің кернеулігі. Потенциал

Электр өрісінің негізгі қасиеті;оның бас аяғы яғни күш сызықтары +заряд-н басталып,-зарядтан аяқ-ы.кез-келген зарядталған дене өз төңірегінде өріс туғызады.ол қрістің бар екендігіне оған енгізілген өте аз мөлшерде заряд –

Қа күштің әсеретуін көз  жеткізуге болады.Осы күштің өріске енгізілген зарядтыңшамасына қатынасын Электр өрісінің кернеулігі д.а                

Кулон заңы бойынша:   , мұндағы q₁ және q₂ —денелердің электр заряды, r— олардың өз ара қашықтықтары, —   ортаның салыстырмалы диэлектрлік өткізгіштігі және —,85 • 10^-12ф/м-ге тең электр тұрақтысы. Электр өрісінің кернеулігі мынадай формуламен анықталады:

,  Нүктелік заряд өрісінің кернеулігі мынаған тең:  ,   мұндағы —жазықтықтағы зарядтың беттік тығгыздығы.

Әр атты зарядталған параллель шексіз жазықтықтардан жазық конденсатордың өрісі (жасаған пайда болған кернеулігі)           Электр өрісінің кернеулігі мен потенциал мына қатыспен байланысты: 

Нүктелік зарядтың өрісі потенциалы    ,

 

2. Жарықтың жұтылуы. Бугер заңы.

 Жарық толқыны  басқа зат арқылы өткенде сол  затты құрайтын атомдардың электрондарын  еріксіз тербеліске келтіреді. Оған жарық толқынының біраз энергиясы жұмсалады. Сөйтіп, жарық толқыны бірте-бірте өше береді. Осы процесті жарықтың әлсіреуі деп атайды.

Сонымен қатар, жарық толқынының келесі бір бөлігі энергияның басқа түріне айналып  кетеді. Мысалы, атомдар мен молекулалардың жылулық қозғалысының интенсивтігінің  артуына (жылулық эффект), атомдардың қозуына, иондалуға жарық толқыны энергиясы жұмсалады.

 Жарық толқыны энергиясының заттың ішкі энергиясының басқа түрге айналып кетуін жарықтың жұтылуы деп атайды.

Біртекті ортаға сәулелерін параллель түсіріп тұрған монохромат жарықтың жұтылуын П. Бугер (1729) мен И. Ламберт (1760) анықтап берді: Өте кішкене бірдей қалыңдықтағы (dl) жарықтың азаюы (dІ) осы қашықтыққа және жарықтың күшіне (І) тура пропорционал болады: 

,

мұндағы - жұтылу коэффициенті, ол заттың табиғаты мен толқын ұзындығына байланысты. Қалыңдығы l – ге тең денеден өткенде жарықтың жұтылуын табу үшін теңдікті интегралдаймыз, сонда     

Бұл Бугер - Ламберт заңы деп аталады, мұндағы І₀ – жарықтың денеге түскен кездегі интенсивтігі, І – жарықтың денеден шыққаннан кейінгі интенсивтігі. Егер болса, , бұдан тұжырымдайтынымыз: қалыңдығы жұтылу коэффициентінің кері шамасына тең зат қабатынан өткенде жарық интенситігі 2,72 есе кемиді. Олай болса, жұтылу коэффициенті дегеніміз жарық интенсивтігін 2,72 есе азайтатын зат қабатының қалыңдығының кері шамасы екен.

 

 

                                                                                   12билет

1. Электр сыйымдылық. Конденсаторлар.

 Электр  Сыйымдылық – өткізгіштің немесе өткізгіштер жүйесінің электр зарядтарынжинау және ұстап тұру қабілетін сипаттайтын физикалық шама. Өткізгіштің (жеке оқшау өткізгіштің) электрлік сыйымдылығы – өткізгіштен шексіз қашықтықта орналасқан нүктенің электр потенциалы нөлге тең деп қабылданған және басқа барлық өткізгіштер шексіз қашықтықта орналасқан деп ұйғарған жағдайда (жеке оқшау өкізгіш деп аталады) өткізгіш зарядының (Q) оның электр потенциалы (U) қатынасына тең скаляр шама:С = Q/U.(фарад)

Оңашаланған өткізгіш пен оның заряды арасындағы қатынас мынадай:  ,

мұндағы С — өткізгіш сыйымдылығы. Жазық конденсатордың сыйымдылығы  мұндағы  S — конденсатордың әрбір пластинасының ауданы.

Сфералық конденсатордың сыйымдылығы     ,мұндагы  — ішкі   сфераның   радиусы,   ал  R — сыртқы сфераның радиусы. R   болған жағдайда,оңашаланған шардың сыйымдылығын көрсетеді.

Цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығы  ,мұндағы L —коаксиалды цилипдрлердің биіктігі, мен R — соған сәйкес ішкі және сыртқы цилиндрлердің сәйкес радиустары.

Конденсаторлардың системасының сыйымдылығы: параллель косылған  конденсаторларда   ,

тізбектеп қосылғап конденсаторларда     .

Оңашаланын зарядталған өткізгіштіктің энергиясын төмендегі үш формуланың біреуі арқылы тауып алуға болады:   , , .

жазық конденсатор болған жағдайда   мұндағы S — әрбір пластинаның ауданы, — пластиналардағы зарядтың беттік тығыздығы. — пластиналардың арасындағы потенциал айырмасы. Мына шаманы    

электр өрісінің энергиясының көлемдік тығыздығы деп  атайды.

Жазық конденсатор пластиналарының өз ара тартылу күші

 

2. Поляризацияланған және поляризацияланбаған жарық.Малюс заңы.

Егер жарық  векторының бағыттары қандай да бір  тәсілмен реттелген болса онда жарық  поляризацияланған деп а-ы.

Кәдімгі жарықта бұл бағыттар тұрақты түрде өзгереді мұндай жарық  поляризацияланбаған жарықболып табылады.

Малюс заңы I=I₀ cos²  α

(I-анализатор арқылы өткен жазық полярланған жарықтың интенсивтігі I₀ – анализатор түсетін жазық полярланған жарықтың интенсивтігі, α-поляризатор мен анализатордың бас жазықтықтарының арасындағы бұрыш.)

 

 

13билет

1. Магниттік индукция векторы. Био-Савар-Лаплас заңы.

Магнит өрісін сипаттайтын негізгі вектор; оның шамасы мен бағыты, магнит өрісінде орналасқан, электр тогы ағатын өткізгішке магнит өрісінің жасайтын әсерімен анықталады.

Электромагниттік индукция құбылысын, контурды қоршап тұрған бет арқылы өтетін магнит индукциясыныц Ф ағынының әрбір өзгерісіндегі контурда пайда болатын индукцияның э. қ. күші деп түсінеміз. Индукцияның э. қ. күшінің шамасы мынадай теңдеумен анықталады: .

Магнит индукциясының ағының сол контурдағы ток күшінің өзгерісі арқылы өзгертуге болады (өздік индукция). Осы уақыттағы өздік индукцияның э. қ. күші мынадай формуламен анықталады: , мұндағы L — контурдың индуктивтілігі (өздік индукция коэффициенті). Толық ток және Био-Савара-Лаплас заңдары бойынша токпен тудырылатын магнит индукциясын анықтауға болады. Бірақ, толық ток заңы тогы бар тұйық контурларда қолданылады, ал Био-Савара- Лаплас заңы тогы бар өткізгіштік кесінділеріне де (токтың элементтеріне) қолданылады.

 
2. Шағылу мен  сыну кезіндегі поляризация. Брюстер  заңы.

Жарық  толқыны екі орта шекарасынан өткенде жарық толқынының жартылай шағылуы болады.Шағылған сәуле  ноамальмен түсу бұрышына тең шағылу бұрышын түзіп түсу жазықтығында жататындай бағытта болады.Шағылған жарықтың интенсивтігі поляризация күйіне тәуелді болатындықтан,әртүрлі тәсілмен поляризацияланған жарық орта шекарасынан әртүрлі интенсивтілікпен шағылады,шағылған жарық жартылай поляризацияланған болады.Шағылған жарықта тек қана түсу жазықтығына перпендикуляр поляризацияланған толқын болады,i=i_Б  бұрышы толық поляризация бұрышы не Брюстер бұрышы деп аталады.

Брюстер заңы-брюстер бұрышынығ  тангенсі екінші ортаның бірінші  ортамен салыстырғандағы n₂₁ сыну көрсеткішіне теі болады.tg i_B=n₂₁.Егер жарықта жанасу шекарасына брюстер бұрышымен түсетін болса, онда шағылған сәуле жазық полярланған болады.Сынған сәуле максималь полярланады,бірақ толық емес.

Екі әртүрлі сыну көрсеткіші боланда қосарланып сәуле сыну пайда  болады.Кәдімгі поляризацияланбаған  жарық кристалға енгенде кәдімгі және кәдімгі емес сәулеге бөлінеді.Сынған сәулелер поляризацияланған болады:кәдімгі сәуленің поляризация жазықтағы сурет жазықтығымен бірдей болады,поляризация бағыты кристалл осіне перпендикуляр болады.

 

                                                                                       14 билет

1. Магнит өрісінің токтарға әсері. Ампер заңы.

магнит  өрісі – тогы бар өткізгіштің, қозғалыстағы электр заряды бар бөлшектер мен денелердің, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелердің төңірегіндегі кеңістікте, сонымен қатар, электр өрісінің уақыт бойынша өзгеруінен пайда болады.

Электр зарядын қоршаған ортада электростатикалық өріс болатыны сияқты токтарды қоршаған ортада магнит өрісі болады. Магнит өрісі осы  өріске әкелінген тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Ток айналасында магнит өрісі болатынын бірінші рет 1820 жылы дат физигі Эрстед тәжірибе жүзінде ашқан. Ол тогы бар өткізгіш маңында магнит стрелкасын қойсақ, стрелканың ток бағытына қарай бұрылатынын байқаған. Магнит өрісін зерттеу үшін тогы бар жазық тұйықталған контур қолданылады. Рамка арқылы ток жүргенде, ол белгілі бір бұрышқа бұрылады. Рамканың айналу бағыты арқылы магнит өрісінің бағыты анықталады. магнит индукция векторы, контурғы нормаль бірлік вектор, магнит өрісінің токқа әсер ететін күшін сипаттайды. Олай болса, магнит индукциясы айналу моментіне пропорционал шама

Магнит өрісі  магнит индукциясының күш сызықтарымен кескінделеді. Ол сызықтар тұйық болады және кез келген нүктесі арқылы жүргізілген  жанама индукция векторымен бағыттас болады. Магнит индукция векторының бағытын оң бұранда ережесі бойынша да анықтауға болады. Өлшем бірлігі тесла (Тл).  
Ампердің болжамына қарағанда кез келген денелердің атомдары мен молекулаларының қозғалысынан пайда болатын микротоктар болады. Микротоктар денелер ішінде өзінің магнит өрісін тудырып макротоктардың бағытын өзгертуі мүмкін. Макроток деп өткізгіш бойымен өтіп жататын токты айтады. Сондықтан индукция векторы микротоктар мен макротоктардың біріккен өрісін сипаттайтын векторлық шама. Макротоктар туғызатын магнит өрісі кернеулік векторы деп аталатын шамамен сипатталады. Біртекті ортада Мұнда - магнит тұрақтысы, ортаның магниттік өтімділігі, яғни сыртқы макротоктар магнит өрісінің макротоктарының әсерінен қанша есе өсетіндігін көрсетеді.  
.Ампер заңы – бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасқан өткізгіштердің шағыш кесіндісі бойымен өтетін екі токтың өзара механикалық әсерлесу заңы. 1820 жылы француз физигі А.М. Ампер (1775-1836) ашқан. Ампер заңынан параллель екі өткізгіш бойымен ток бір бағытта жүрсе, олардың бір-біріне тартылатындығы, қарама-қарсы бағытта жүрсе, бір-бірінен тебілетіндігі шығады. Ампер заңы бойынша тогы бар өткізгіштің шағын кесіндісіне (Δl) магнит өрісі тарапынан әсер етуші механикалық күштің (F) шамасы мына өрнек арқылы табылады: 
F=kIΔlBsinα, 
мұндағы α – Δl мен B (магнит индукциясының векторы) бағытының арасындағы бұрыш, k – пропорционалдық коэффициент (Гаусс жүйесінде k=1/c, Бірліктердің халықаралық жүйесінде k=1), I - өткізгіштегі ток күші.

 

2. Поляризация жазықтығының айналуы.

Кәдімгі айналдыру-кейбір заттар кварц,қант,скипидар, қанттың судағы ертіндісі,шарап қышқылы оптикалық актив заттар деп аталып ол арқылы өтетін жазық поляризацияланған жарық поляризация жазықтығын айналдыруды туғызу қабілетіне ие болады.Кристалл заттаржарық кристалдың оптикалық осі бойымен тараған кезде поляризация жазықтығын күшті айналдырады.Поляризация жазықтығын айналдыру бұрышы оптикалық актив кристалдар мен таза сұйықтар үшін былай болады:

оптикалық C*l

Магниттік айналуы фарадей эффектісі.Оптикалық актив емес заттар магнит өрісі әсері нәтижесінде поляризация жазықтығын айналдыру қабілетіне ие болады.Эффект жарықтың магниттеліну бағыты бойымен таралғанда байқалады.Зерттелетін зат электромагнит полюстері арасына қойылады. Поляризация жазықтығын айналдыру бұрышы жарықтың зат ішінде жүру жолына және заттың магниттелінуіне J тура пропорционал болады.J=_хH болғандықтан